巨型工程机械子午线轮胎基部胶

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　　关键词：巨型工程机械子午线轮胎;基部胶;组分;生热

　　巨型工程机械子午线轮胎因断面尺寸和负荷较大且作业环境恶劣，对轮胎耐久性能、生热性能及胶料强度均有较高的要求，其中对胎面基部胶的强度、生热及抗切割性能要求苛刻[1]。本工作对国外3个知名品牌巨型工程机械子午线轮胎基部胶进行化学组分、物理性能及生热性能分析，探讨巨型工程机械子午线轮胎基部胶的发展趋势。

　　1实验

　　1.1样品

　　国外B，M和G品牌的不同规格巨型工程机械子午线轮胎。

　　1.2主要设备和仪器

　　RoellZ010型拉力机，德国Zwick公司产品;DMTSEPLEXOR500N型动态力学性能分析(DMA)仪，德国GABO公司产品;Discovery热重分析仪，美国TA公司产品;JNM-ECZ400S型核磁共振(NMR)仪，日本电子公司产品;240FS型火焰原子吸收光谱仪，美国安捷伦公司产品。

　　1.3分析与测试

　　胶料含胶率、炭黑含量和灰分含量使用热重分析仪测定;氧化锌含量使用火焰原子吸收光谱仪测定;有机硅化合物含量使用NMR仪测定;炭黑类型分析通过将炭黑提取后进行氮吸附测定。DMA动态生热测试采用拉伸模式，试验条件：温度扫描范围0～110℃，振幅5%，频率10Hz，升温速率2℃·min-1。硬度和拉伸性能按照相应国家标准测试。

　　2结果与讨论

　　2.1化学组分

　　3个品牌不同规格巨型工程机械子午线轮胎基部胶的化学组分分析结果见表1。由表1可以得出如下结论。(1)同一品牌不同规格轮胎基部胶化学组分相似，可以基本确定同一品牌不同规格轮胎使用同一基部胶配方。(2)3个品牌轮胎基部胶均选用全天然橡胶(NR)，利用NR力学性能、抗切割性及生热性能等多方面优势，这符合全钢载重子午线轮胎设计特点;B品牌和M品牌轮胎基部胶溶剂抽出物用量仅为4～7份，按照经验判断配方中没有添加操作油，同时未添加增粘树脂或其用量较小，G品牌轮胎基部胶溶剂抽出物用量在11份左右，判断配方中使用少量的操作油，预计其用量为3～5份，总体而言，3个品牌轮胎基部胶未使用填充油或其用量不大，有对胶料物理性能及生热性能等方面的考虑;3个品牌轮胎基部胶氧化锌用量并无特别之处，B品牌、M品牌和G品牌轮胎基部胶氧化锌用量分别约为3，4.5和4份;3个品牌轮胎基部胶均选用同类防护体系，无特别之处。(3)B品牌和M品牌轮胎基部胶炭黑氮吸附比表面积均为75m2·g-1左右，G品牌轮胎基部胶约为95m2·g-1，说明3个品牌轮胎基部胶均使用高耐磨炭黑，从胶料生热和强度方面考虑，推测B品牌和M品牌轮胎基部胶使用炭黑N330或N326，G品牌轮胎基部胶使用炭黑N375;3个品牌轮胎基部胶均使用了白炭黑，其中B品牌仅使用3份左右，推断为某种原材料的载体，若配方中特意使用3份左右白炭黑，猜测其作用是为了适当提高胶料的拉断伸长率;M品牌和G品牌轮胎基部胶分别使用了10和20份左右的白炭黑;M品牌和G品牌轮胎基部胶中有质量分数为0.04～0.06的硅烷，目的应该是提高白炭黑的分散性并降低胶料生热，由于质量分数小于0.10，推断目的是平衡胶料的生热与拉断伸长率;3个配方总体补强剂用量不大，尤其是B品牌和M品牌轮胎基部胶炭黑和白炭黑用量在45份左右，从胶料生热方面进行了重点考虑。

　　2.2物理性能

　　3个品牌不同规格巨型工程机械子午线轮胎基部胶物理性能测试结果见表2。由表2可以看出：M品牌和G品牌轮胎基部胶邵尔A型硬度相当，约为63度，B品牌轮胎基部胶略低，这与B品牌轮胎基部胶中填料少有关;100%定伸应力呈现出与硬度相同的趋势，而300%定伸应力趋势有所不同，就40.00R57规格而言，M品牌轮胎基部胶300%定伸应力最高，达到17.9MPa，B品牌与G品牌轮胎基部胶相当，分别为16.5和16.1MPa;3个品牌轮胎基部胶均具有较高的拉伸强度，尤其是B品牌和M品牌轮胎基部胶拉伸强度可达到30MPa以上，这对于硫化时间较长的巨型工程机械子午线轮胎而言是非常难得的，说明3个品牌尤其是B品牌和M品牌巨型工程机械轮胎在硫化工艺方面有非常高的技术水平，使用了超低温硫化工艺，轮胎总体过硫化程度控制很好;3个品牌轮胎基部胶的拉断伸长率维持在450%～500%，属于中等过硫化程度，总体趋势是轮胎规格越大，基部胶拉断伸长率相应降低。

　　2.3生热性能

　　B品牌27.00R49和33.00R51、M品牌37.00R57、G品牌27.00R49和40.00R57轮胎基部胶的动态损耗因子分别为0.0345，0.0394，0.0476，0.0609和0.0688。可见对于同一品牌而言，轮胎规格越大，基部胶的动态生热损耗因子越大，推断是规格越大，轮胎硫化时间越长，胶料过硫化程度越高所致;3个品牌轮胎基部胶损耗因子均维持在较低水平，尤其是B品牌和M品牌轮胎基部胶，其中以B品牌轮胎基部胶损耗因子最小，结合B品牌和M品牌轮胎基部胶的物理性能数据，认为这两个品牌轮胎基部胶在物理性能和生热两个方面较G品牌有明显优势。

　　3结论

　　对B，M和G三个品牌巨型工程机械子午线轮胎基部胶进行了化学组分、物理性能及动态生热分析，得到如下结果。(1)3个品牌轮胎基部胶均采用全NR和高耐磨炭黑，其中M品牌和G品牌还使用了白炭黑与硅烷配合。(2)3个品牌轮胎基部胶均具有较高的拉伸强度和定伸应力，其中B品牌和M品牌轮胎基部胶拉伸强度可达30MPa。(3)3个品牌轮胎基部胶均具有较低的动态损耗因子，其中B品牌损耗因子最小、生热最低。

　　参考文献：

　　[1]王若云，贺建芸，胡永康，等.轮胎胶料的动态力学性能研究[J].橡胶工业，2017，64(1)：14-18.

　　作者：高利 刘娟 刘亮亮 谷宁 单位：三角轮胎股份有限公司

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